CN203387597U - 一种光斑导航机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光斑导航机器人，包括壳体、运动底盘和摄像头，壳体内置控制器，壳体底部连接运动底盘，摄像头固定在壳体上，摄像头内集成滤光片切换器,滤光片切换器内置带通红外线滤光片，摄像头与运动底盘连接控制器。本实用新型设计的光斑导航机器人，解决了机器人定位需要加装导航定位装置以及配置高性能的计算系统，导致成本变高等问题。

Description

一种光斑导航机器人

技术领域

本实用新型属于机器视觉导航定位领域，具体涉及一种光斑导航机器人。

背景技术

机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品即图像摄取装置，包括 CMOS 和CCD 两种，将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉作为与人眼类似的机器仿生系统，从广义角度凡是通过光学装置获取真实物体的信息以及对相关信息的处理与执行都是机器视觉，这就包括了可见视觉以及非可见视觉，甚至包括人类视觉不能直接观察到的、物体内部信息的获取与处理等。传统的机器人视觉系统一般是在本地完成图像识别的整个过程，由于图像识别和分析算法对计算机资源要求很高，在本地处理数据通常需要高性能的PC或者FPGA来承载图像识别处理算法，这类设备的硬件成本很高，使用这类设备会大幅度提高产品的造价。然后，随着数据处理的过程不断复杂化，数据处理量在不断增加，在一些特殊用途中：人脸识别，遥感图像分析，智能视觉导航等领域，本地计算平台的处理能力根本无法满足要求。

实用新型内容

为了解决机器人导航定位需要加装导航定位装置以及配置高性能的计算系统，导致成本变高等问题，本实用新型设计了一种光斑导航机器人。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种光斑导航机器人，包括壳体运动底盘和摄像头，壳体内置控制器，壳体底部连接运动底盘，摄像头固定在壳体上，摄像头内集成滤光片切换器,滤光片切换器内置带通红外线滤光片，摄像头与运动底盘连接控制器。其优点是：壳体配有一个摄像头，摄像头内集成一个滤光片切换器IR-cut，滤光片切换器内置带通红外线滤光片，当机器人进入导航模式后，滤光片切换器IR-cut的电磁阀打开，光线通过滤波器后只剩800-900nm的光源。机器人头部摄像头，垂直视角和水平视角均为90°。当电光源出现在机器人视角范围内，控制器控制摄像头自动识别电光源并拍照。电光源在800nm-900nm范围内的波段可通过镜头在摄像头传感器上成像，而普通的可见光在800-900nm几乎全部被滤掉。通过图像的特征提取，可确定电光源的主体目标。当机器人拍摄到带有光斑的图片以后，控制器通过无线通信模块发送至计算系统或上传到云服务器。云端服务器具有光斑相对位置分析软件，通过图像识别算法确定光斑的相对位置。云端服务器的运动导航分析机制是把光斑移到图像的中心目标位置，当光斑在视角偏左的位置，控制器控制运动底盘左转一定角度，当光斑在视角偏右的位置，控制器控制运动底盘右转一定角度。云端服务器得出分析结果后，会通过无线网络把运动指令发送到机器人端。所以，当光斑在机器人视角范围内晃动时，机器人就会不断去追逐光斑，达到视觉导航的目的。本实用新型所述的技术方案利用机器人自带的摄像头完成视觉导航，无需添加其他专用导航设备。

所述的光斑导航机器人，控制器无线连接云服务器。其优点是：传统的机器人视觉系统一般是在本地完成图像识别的整个过程，由于图像识别和分析算法对计算机资源要求很高，在本地处理数据通常需要高性能的PC或者FPGA来承载图像识别处理算法，这类设别的硬件成本很高，使用这类设备会大幅度提高产品的造价。然后，随着数据处理的过程不断复杂化，数据处理量在不断增加，在一些特殊用途中：人脸识别，遥感图像分析，智能视觉导航等领域，本地计算平台的处理能力根本无法满足要求。在这种情况下使用基于云计算的机器人视觉系统可解决相关领域出现的技术问题。

所述的光斑导航机器人，带通红外线滤光片透光波段为800—900nm。其优点是：该滤光片只留下800nm到900nm的可见光，其余全部过滤掉。防止环境干涉光线影响光斑位置检测结果。利用光斑的视角相对位置导航，可利用电光源直接导航，如：手机闪光灯、LED，省去复杂的控制设备。

所述的光斑导航机器人，摄像头固定在电动云台上，电动云台连接控制器。其优点是：云台可以实现固定摄像机电动控制水平和垂直运动，改变摄像机角度和观察点，增加机器人的观察范围。

本实用新型所述技术方案可在迎宾机器人、家用看护机器人、搬运机器人上使用该导航跟随技术，成本低廉，使用简单，应用广泛。

附图说明

图1为光斑导航机器人结构示意图；

图2为摄像头结构示意图；

图3为红外线滤光片滤光曲线示意图；

图4为光斑导航示意图；

图5为机器人追踪光斑导航示意图；

图6为本实用新型控制原理图；

图中，1、运动底盘；2、壳体； 3、摄像头；4、滤光片切换器；5、电动云台。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构进行详细解释说明，如图1所示，一种光斑导航机器人，包括壳体2、运动底盘1和摄像头3，壳体内置控制器，壳体底部连接运动底盘，摄像头固定在壳体上，摄像头内集成滤光片切换器4, 如图2所示，滤光片切换器内置带通红外线滤光片，摄像头与运动底盘连接控制器。控制器无线连接云服务器。带通红外线滤光片透光波段为800—900nm。摄像头固定在电动云台5上，电动云台连接控制器。

机器人头上配有一个摄像头，摄像头内集成一个滤光片切换器IR-cut，滤光片切换器内置带通红外线滤光片，该滤光片只留下800nm到900nm的可见光，如图3所示，其余全部过滤掉。当机器人进入导航模式后，IR cut的电磁阀打开，光线通过滤波器后只剩800-900nm的光源。

机器人头部有一个摄像头，垂直视角和水平视角均为90°。当电光源出现在机器人视角范围内，机器人会自动识别电光源并拍照。电光源在800nm-900nm范围内的波段可通过镜头在摄像头传感器上成像，而普通的可见光在800-900nm几乎全部被滤掉。通过图像的特征提取，可确定电光源的主体目标。当机器人拍摄到带有光斑的图片以后，如图4所示，机器人通过无线通信模块会把图片上传到云服务器。云服务器对光斑相对位置分析、确定光斑的相对位置。当光斑在视角偏左的位置，控制器会控制机器人运动底盘左转一定角度，当光斑在视角偏右的位置，控制器控制机器人运动底盘右转一定角度。如图5所示，云端服务器得出分析结果后，会通过无线网络把运动指令发送到机器人端。如图6所示，所以，当光斑在机器人视角范围内晃动时，机器人就会不断去追逐光斑，达到视觉导航的目的。

上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光斑导航机器人，包括壳体（2）、运动底盘（1）和摄像头（3），壳体内置控制器，壳体底部连接运动底盘，摄像头固定在壳体上，摄像头内集成滤光片切换器（4）,其特征在于，滤光片切换器内置带通红外线滤光片，摄像头与运动底盘连接控制器。

2.根据权利要求1所述的光斑导航机器人，其特征在于，控制器无线连接云服务器。

3.根据权利要求1所述的光斑导航机器人，其特征在于，带通红外线滤光片透光波段为800—900nm。

4.根据权利要求1所述的光斑导航机器人，其特征在于，摄像头固定在电动云台（5）上，电动云台连接控制器。

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